NO129355B - - Google Patents

Description

Apparat for fremstilling av et frittrislende,

kornformig glukoseprodukt.

Oppfinnelsen angår et apparat for fremstilling av et frittrislende, kornformig glukoseprodukt fra en glukoseopplosning med en DE-verdi av minst 88 og et torrstoffinnhold av minst 80, idet opp-løsningen er blitt fremstilt ved hydrolyse av stivelse. Slike hydro-lysater betegnes ofte som væskeformig dextrose for å skille dem fra andre stivelseshydrolysater, som mais, sirup og lignende.

Uttrykket "glukoseopplosning" som anvendt heri er ment å be-

tegne både homogene oppløsninger og delvis krystalliserte opp-løsninger.

Ved en kjent fremgangsmåte for fremstilling av et frittrislende glukoseprodukt fores en på forhånd krystallisert glukoseopplosning til et blandeapparat samtidig med at det i dette innfores et re-

sirkulert ;''tort, kornformig glukoséproduktV"hvoref ter den således dannede masse desintegreres og torkes i et pneumatisk torkeapparat.

For å gjore denne .resirkulering. eff.ektiv må det-transporteres store materialmengder, hvorved både etablerings- og driftsomkostnin-gene for apparatet for utførelse av fremgangsmåten okes sterkt.

Dessuten er en blanding av en glukoseopplosning og et glukose-pulver vanskelig å transportere uten driftsmessige forstyrrelser på grunn av at det lett dannes belegg på innsidene av det anvendte transportsystem, dersom ikke produktets klebrighet elimineres ved kondisjonering av blandingen for resirkuleringen.

Det tas ved foreliggende oppfinnelse sikte på å tilveiebringe

et apparat hvori det er mulig å fremstille et frittrislende, kornformig glukoseprodukt fra en.glukoseopplosning uten resirkulering av det dannede produkt.

Dette er blitt muliggjort ved hjelp av det foreliggende apparat som er særpreget ved at det omfatter en stasjonær beholder som er forsynt med et roreverk og med en bunn forsynt med luftinnforingsåpninger som er forbundet med en kilde for tilforsel av luft, anordninger for innforing av glukoseopplosning i beholderen og anordninger for fjernelse av frittrislende glukoseprodukt fra beholderen. -

Grunnen til at det er mulig å oppnå ei frittrislende, kornformig glukoseprodukt i ett trinn ved hjelp av det foreliggende apparat er ikke entydig klarlagt. Det synes imidlertid som om at det når det ut-fores en mekanisk omrøring av blandingen av glukoseopplosning og glukosemasse, forekommer en fordeling av glukoseopplosning over glukosepartiklenes overflater enten som tynne hinner eller dråper.

De faste glukosepartikler som er i kontakt med denne hinne, eller med dråpene, virker som kim som igangsetter, en krystallisering i opp-løsningen. Blandingen, av glukoseopplosning og glukosemasse som ved starten er klebrig, er tilboyelig til å binde glukosepartiklene sammen, og under den fremadskridende krystallisering dannes krystallbroer mellom tilstøtende partikler slik at det dannes kompakte og hårde,

men samtidig skjore, agglomerater. Når disse agglomerater utsettes for omrøringen, nedbrytes de skjoré krystallbroer under dannelse av et glukoseprodukt soni består av partikler med forskjellige størrel-ser. Det er imidlertid velkjent at når en slik blanding omrores, forekommer det en.fraksjonering 'på<1> grunn av at de finere partikler beveger -seg, nedad og de storre partiklér<:> oppad i forhold -til den

samlede blanding. Under de storre partiklers eller agglomeraters oppadgående bevegelse utsettes de kontinuerlig for virkningen av omroringen, og under denne bevegelse, og antagelig i ennu sterkere grad under påvirkning av de omgivende partikler, avslipes agglomerat-enes overflate. De små krystaller eller fragmenter som dannes på denne måte, vil også bevege seg nedad.

Disse fine partikler er gjennomkrystallisert i en slik grad

at de er frittrislende og har et stort overflateareal som glukoseopplosningen kan fordeles på. På grunn av dette oker de findelte partikler som beveger seg ned gjennom glukosemassen, podningsvirk-ningen.

Hvis slike små partikler ikke er tilstede og hvis frisk glukoseopplosning settes til en stadig klebrig blanding, vil klebrigheten og også tilbøyeligheten til dannelse av store agglomerater oke.

Omroringen av blandingen bor være tilstrekkelig kraftig til å fremkalle en nedbrytning av de dannede agglomerater, men den bor ikke på uhensiktsmessig måte innvirke på den ovennevnte loddrette bevegelse av partiklene.

Dersom mengden av findelte partikler som dannes under påvirkning av omroringen, er for liten, bor det foretas en ytterligere mekanisk behandling av agglomeratene for derved å desintegrere disse, f.eks. ved å anvende en desintegrator.

Det vil fremgå av det ovenstående at det oppnås en spesielt gunstig virkning dersom glukoseopplosningen innfores i og fordeles i glukosemassen under dennes overflate og på en slik måte at de fine partikler som beveger seg ned gjennom glukosemassen, passerer gjennom det område som glukosemassen innfores i og fordeles.

Det kan oppnås en onskelig bevegelse av partiklene i loddrett retning ved å styre den mekaniske behandling og/eller tilsetningen av glukoseopplosningen. Dersom det tilsettes for meget opplosning, dannes en pastalignende masse som fullstendig stanser dannelsen av det kornformige produkt og strommen av fine partikler og som efter hånden kan stanse blandeapparatet. Det bor gjennom det område som oppløsningen innfores i, fores en mengde findelt materiale som er lik eller storre enn den som er nodvendig for absorpsjon av den til-satte glukoseppplosning. Ifolge en foretrukken utforelsesform av det foreliggende apparat har dette innforingsåpninger som beveges i forhold til massen, for innforirig av glukoseopplosningen i glukosemassen. På denne'måte oppnås en jevnere fordeling av glukoseopplosningen i glukosemassen, , og- glukoseopplosningen akkumuleres ikke ved'innfør-ings åpningene.

Glukoseopplosningen tilfores glukosemassen i det foreliggende apparat med en hastighet som pr. time er mindre enn to ganger mengden av tilstedeværende glukosemasse og som kan varisre avhengig av DE-verdien av torrstoffinnholdet i den anvendte glukoseopplosning. Mengden av tilfort opplosning pr. time er imidlertid fortrinnsvis 50-100% av glukosemassen. Dette tilsvarer en gjennomsnittlig opp-holdstid i apparatet av ca. 1-2 timer. •-

Som nevnt har den anvendte glukoseopplosning en DE-verdi av minst 88, og denne verdi er fortrinnsvis over 9^. Som regel bor DE-verdien være så hoy som .mulig. Dersom det anvendes oppløsninger med DE,-verdier av under 88, foregår utkrystalliseringen for lang-somt til å oppnå en aksepterbar produksjonshastighet.

Dersom det ikke anvendes, spesielle midler for fordampning av vann, bor Brix-verdien for glukoseopplosningen ikke være lavere enn 80 da det vann som blir igjen når glukosen er utkrystallisert, er til-bøyelig til å gjore det dannede produkt klebrig og danne en pastalignende masse. Selv ved anvendelse av spesielle midler.for fordampning av vann fra glukosemassen ansees det uokonomisk å anvende Brix-verdier av under 80.

For ytterligere å nedsette vanninnholdet i glukoseproduktet og derved oke lagringsstabiliteten er det foreliggende apparat forsynt med en bunn med åpninger for innfbring.av luftstrbmmer med regulert temperatur gjennom glukosemassen. Det er ingen ovre konsentrasjons-grense for vanninnholdet, og selv en glukoseopplosning av en vannfri smelte kan anvendes. En bkende konsentrasjon oker imidlertid også problemene med å unngå en utilsiktet krystallisering i tilfbresels-systemet. For å unngå dette kan det være'nbdvendig å oppvarme glukoseopplosningen, men ved temperaturer over 110°C kan det-oppstå en- ubnsket farveutvikling. Når temperaturen bkes, minsker glukoseopplbsningens viskositet, og fordelingen av oppløsningen i det kornformige glukoseprodukt lettes. ' Et temperaturintervall av 90-110°C

er et tilfredsstillende kompromiss på grunn av at glukoseopplbsningens viskositet er forholdsvis lav.og mengden av varme som tilfores og som folge derav farvedanhelsen, ér aksepterbar.

Glukosemassens temperatur holdes fortrinnsvis på 50-90°G,' og helst på 70-80°C. Innenfor dette temperaturområde og under anvendelse av varm luft dannes et glukoseprodukt med god lagringsstabilitet.

Luftinnforingsåpninger i det foreliggende apparats bunn er forbundet med en kilde for tilforsel av luft med regulert temperatur_og er fortrinnsvis forsynt med deksler som hindrer glukosematerialet i beholderen fra å stromme ned i luftinnforingsåpningene når apparatet stanses.

Beholderens sidevegger er fortrinnsvis isolert, og beholderen er også på egnet måte lukket med et lokk med luftutslipningsåpning. Uttakningsåpningen for glukosemassen er fortrinnsvis anordnet i beholderens sidevegg. En sil som hindrer store partikler i å forlate beholderen, dekker åpningen som kan være forbundet med anordninger for tilforsel av den fra beholderen uttatte glukoseopplosning til en transportør, f.eks. et transportbånda

En annen foretrukken utfbrelsesform av apparatet ifblge oppfinnelsen omfatter anordninger for innforingog fordeling av glukoseopplosningen i glukosemassen nær beholderens bunn.

Ved et slikt apparat er anordningene for innforing og fordeling av glukoseopplosningen i glukosemassen fortrinnsvis innforingsåpninger som kan beveges i forhold til den kornformige glukosemasse.

En desintegrator er fortrinnsvis anordnet ved overflaten av .glukosemassen i beholderen.- Desintegratoren er fortrinnsvis en slag-mblle omfattende en eller flere propeller som er festet på akselen til en hurtiglopende motor. -Desintegratoren innstilles fortrinnsvis slik at propellene er delvis neddykket i glukosemassen og fortrinnsvis anordnet tett ved beholderens sidevegg.

Propellene er fortrinnsvis anordnet i et hus som åpner seg ned i glukosemassen under dennes overflate.

Når propellene omdreies, rammes agglomeratene av disse og nedbrytes.

Roreverket omfatter fortrinnsvis en sentral aksel som er fort gjennom beholderens bunn, og rbrearmer som er festet til akselens ovre ende. Rorearmene er fortrinnsvis hule, og det kan på egnet måte anvendes ror for tilforsél av glukoseopplosning.til de hule armer. Den nederste del.av rorearmene som under rotasjonen beveger seg i kort avstand over beholderens bunn, er forsynt .med innforingsåpninger for glukoseopplosningen.

Glukoseopplosningen tilfores rorene fra et forråd av varm glukoseopplosning som er forbundet med et ror i omrorerens hule aksel. For å unngå krystallisering i tilforselssystemet- for glukoseopplosningen er rorene, omfattende rorene i rorearmene, fortrinnsvis forsynt med dampkapper som er forbundet med,returror for kondensat. Omrorerens aksel er fortrinnsvis forsynt med en roterende fordeler-kasse hvorigjennom det ytre tilforselssystem for glukoseopplosning ■ og damp er forbundet med det indre tilforselssystem.

Når apparatet ifolge oppfinnelsen igangsettes, fylles beholderen med en passende mengde glukosemasse. Den glukosemasse som innfores i

beholderen, svarer fortrinnsvis til den.mengde tort glukoseprodukt. som tilfores beholderen i form av en. glukoseopplosning i ca. 2 timer. Efter igangsetting av omroreren. pg, om nodvendig, desintegratoren og; innforing av varm luft innfores .glukoseopplosningen i glukosemassen .

gjennom rorearmene. Under passeringen gjennom rorene,oppvarmes glukoseopplosningen ytterligere til en temperatur av ca. 100°C. Rorearmene roterer fortrinnsvis med en hastighet av 25 omdreininger pr. minutt.

Under rotasjonen av rorearmene og innføringen av'glukoseopplosningen i glukosemassen blandes glukoseopplosningen meget godt med glukosemassen, og glukosepartiklene virker som kim som setter i gang en meget hurtig krystallisering.

Det dannede, frittrislende glukoseprodukt fjernes fra beholderen ved glukosemassens overflate med en hastighet .-avarende til tilforselshastigheten for glukose på torr basis. Sikten som dekker åpningen ved glukosemassens overflate og som. kan ha åpninger med en storrelse av ca. 5 mm, hindrer klumper med storre dimensjoner i å forlate beholderen.

'Luften som innfores ved beholderens bunn, fluidiserer ikke glukosemassen, men reduserer bare fuktighetsinnaoldet i glukoseopplosningen ved fordampning. Ved anvendelse-av' en glukoseopplosning med en Brix-verdi av ca. 88, må det fjernes 10% vann for å oppnå et tort, lagrings stabilt produkt.......

Efter-at luften hår forlatt beholderen g-j-énhom utlopsåpriingén i beholderens deksel, kan den.fores■gjennom en sykio.n hvor eventuelt medrevne ; g.lukosepartikler' fraskilles.

Når glukoseproduktet ér'blitt fjernet fra beholderen, kondisjoneres det fortrinnsvis i ca. 15 minutter uten kontakt med fuktig luft for det fylles i sekker ved en temperatur av ca. 35°C. Ved kondisjonering av produktet på denne måte sikres det at eventuelle dråper av glukoseopplosningen som er tilstede på de faste glukosepartiklers overflate, ikke bringer disse partikler til å klebe fast til hverandre. Kondisjoneringen oker således lagringsstabiliteten.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningen som skjematisk viser en foretrukken utforelsesform av apparatet ifolge oppfinnelsen, og hvor

fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom en krystallisator og

fig. 2 et horisontalsnitt av krystallisatoren ifolge fig. 1, men uten rorearmene.

På tegningen angir 1. generelt en krystallisator omfattende.en . sylindrisk, loddrett beholder 2 som ved den nederste del av.side-veggene er omgitt av en isolering. Beholderens 2 bunn er forsynt med. en rekke luftinnforingsåpninger h som hver er dekket av et deksel 5-Luftinnforingsåpningane er forbundet med to sirkulære kanaler 6 som står i forbindelse med en ventilator 7 gjennom' et grenror 8. Beholderen 2 er ved den bverste ende lukket med et deksel 9 med en Iuft-utslippsåpriing 10. Ved den ene side av beholderen 2 er det anbragt en hurtiglopende motor 11 med en motoraksel med en festet propell 12. Ved beholderens 2 motsatte side er det utformet en åpning 13 som er dekket av en sil. Åpningen 13 står i forbindelse med et loddrett ror 1^. Under roret 1<*>+ er det anbragt en skråplate 15 som forer til et transportbånd 16. ;Den på tegningen viste krystallisator omfatter også rore- ' ■anordninger som består av en sentral, hul aksel 17 hvis øverste ende understøtter hule rorearmer 18. Sirupror omgitt av dampkapper .og........ kondensatror er anordnet i de hule rorearmer 18. Ved. rorearmenes nederste kant er det anbragt innforingsåpninger, som ikke er vist på tegningen. ;Ved den sentrale .aksels 17 nederste, ende er det anbragt driv-anordninger (ikke vist) for omdreining av akselen. Dessuten finnes en roterende fordelingskasse 20.ved den hule aksels 17 nederste ende. Fordelingskassen 20 ..er forbundet med ,et ror 21 for tilforsel av ;sirup og. et ror 22 for tilforsel av damp til krystallisatoren. Dessuten er fordelingskassen 20 forbundet med et ror 23 for;fjernelse av kondensat fra krystallisatoren. Den på tegningen viste krystallisator er anordnet på en understøttelse 2h.. ;Krystallisatorens virkemåte er som folger: ;Sirup tilfores krystallisatoren gjennom roret 21 og strømmer gjennom fordelingskassen 20,. den hule aksel 17 og de-hule rorearmer 18 til innforingsåpningene ved den nederste kant av rorearmene 18. ;Under strømningen holdes sirupen på en hby temperatur ved hjelp av damp som tilfores krystallisatoren 1 gjennom roret 22 og som strommer ;gjennom fordelingskassen 20, den hule aksel 17 og de hule rorearmer 18. Kondensatet som dannes i damprorene, uttommes gjennom fordelingskassen 20 og roret 23. Når rorearmene roterer gjennom glukosemassen 2^ i beholderen 2, blandes sirupen godt med gLukosemassen som igang-setteT en hurtig krystallisering i sirupen. Samtidig blåses luft inn i beholderens 2 bunn gjennom luftinnforingsåpningene <*>+. Luften som tilfores krystallisatoren, bevirker at vannet i sirupen fordampes og fjernes fra krystallisatoren gjennom luftutslippsåpningen 10. Denne er - fortrinnsvis forbundet med en ikke vist syklon for fraskil-lelse av medrevne glukosepartikler.

De dannede agglomerater har en kraftig tilbbyelighet til å bli konsentrert ved overflaten hvor de påvirkes av den roterende propell 12 og som folge derav nedbrytes. De findelte partikler er til-bøyelige til å bevege seg mot beholderens bunn og kommer under denne bevegelse i kontakt med sirupdråpene.

Glukosepartikler med en slik stbrrelse at de kan passere gjennom silen i åpningen 13, fjernes fra beholderen 2 når rorearmene roterer. Slike partikler faller ned i roret 1^ og når platen 15 og passerer derfra inn på transportbåndet 16. Under transporten bort fra krystallisatoren kondisjoneres glukoseproduktet fortrinnsvis alene i kontakt med torr luft for det fylles i sekker for lagring.

Eksempel

25 kg på forhånd malt glukosesukker med. fblgende partikkel-stbrrelser.: h% f 500 p.m, ?<>>h% 500 - 1000 { im, 17% 1000 - 2000 um og 1% + 2000 ^itn ble innfort i en krystallisator.av den type som er vist på tegningen. Rorearmene roterte med en hastighet av ca. 25 omdreininger pr. minutVog desintegratoren med en hastighet av ca,

^000 omdreininger pr. minutt. For innfbringen av sirupen i krystallisatoren ble glukosesukkeret oppvarmet til en temperatur av ca.

80°C ved innblåsing av varm luft i massen gjennom luftinnforingsåpningene. Sirupen ble så pumpet inn i krystallisatoren med en hastighet av 10 liter pr. time, dvs. 12 g tbrrstoff pr. time. Den anvendte sirup var blitt fremstilt ve-d en enzymatisk hydrolyse av potetstivelse, og var derefter blitt behandlet med carbon og med en ionebytter. Sirupen var dessuten blitt konsentrert for å oppnå en

-Brix-verdi av 88-90 og en temperatur av ca. 100°C. Temperaturen i dumpkuppone nom omgir slruprbrene, var-ll0-ll5°C. Åpningen i be-

holderens sidevegg var dekket med en sil med 5 mm åpninger; Fjern-elsen av glukoseproduktet fra beholderen<;->ble regulert slik at inn-holdet av fast glukosesukker i produktet konstant var 25 kg. Disse .. betingélser ble opprettholdt under hele fremgangsmåten som strakte seg over 10 timer, og i dette tidsrom ble det pr. time uttomt ca.

12 kg sluttprodukt.

Luftens temperatur ble holdt konstant, og temperaturen i krystallisatoren varierte mellom 80 og 85°C. Det produkt som ble tatt ut av apparatet efter 1 time, hadde folgende partikkelstorrelser: 2% i 500 /nm, 60% 500 - 1000 /xm, 32% 1000 - 2000 u.m og 5% + 2000 /nm. Efter 7 timers drift var partikkelstbrrelsene som folger-: 2 % 7 ' 500 /im, k0% 500 - 1000 fim, 52% 1000 - 2000 /im og 6% + 2000 /im. Efter 10 timers drift var partikkelstbrrelsene som folger: 2% f 500 /zm, 38% 500 - 1000 /Lim, 59% 1000 - 2000 /im og 1% + 2000 /nm. • Det ble oppnådd likevektsbetingelser eller i det vesentlige likevektsbetingelser i lbpet av 0,5 1 time, og derefter ble det observert bare meget små variasjoner i produktet hva angår partikkelstbrrelsen og de dannede partiklers form. En analyse av produktet viste at tbrrstoffinn-holdet var 99,3%) og det ble iakttatt bare meget små avvikelser herfra under driften. DE-verdien for sluttproduktet var 98? og forholdet mellom a- og B-dextrose som opprinnelig var 30 : 60, ble forandret under driften, og det ble tilveiebragt likevektsbetingelser ved et forhold av 25 : 75.

Det ble utfort lagringsstabilitetsprbver med et friskt produkt som ble fylt i en polyvinylkloridsylinder. Sylinderens hbyde var 20 cm, og den hadde en grunnflate på 100 cm p. Produktets temperatur var <i>+5°C efter at det var blitt innfort i sylinderen, og fyllingen av beholderen fant sted hbyst 10 minutter efter at produktet hadde forlatt krystallisatoren.

Et jernstempel med en vekt av 60 kg ble anbragt ovenpå produktet uten å berbre sylinderen. Efter noen dager ble sylinderen fjernet, og det ble ikke iakttatt noen tilbbyelighet til kakedannelse i produktet. Ved undersøkelse av sluttproduktet under mikroskop kunne det iakttas runde partikler med en krystallinsk struktur.

Claims (6)

1. Apparat for fremstilling av et frittrislende, kornformig glukoseprodukt fra en glukoseopplosning, karakterisert ved at det omfatter en stasjonær beholder (2) som er forsynt med et roreverk (17,18) og med en bunn forsynt med luf tinnf oringsåpninger (<*>+) som er forbundet med en kilde (7) for tilforsel av luft, anordninger (20,21) for innforing av glukoseopplosning i beholderen og anordninger (13)^ for fjernelse av frittrislende glukoseprodukt fra be holderen.

2. Apparat ifolge kravl, karakterisert ved at luftinnforingsåpningene 0+) er forsynt med deksler (5).

3. Apparat ifolge krav 1 eller 2,karakterisert ved at det omfatter anordninger (18) for innforing og fordeling av glukoseopplosningen i glukosemassen (25) i nærheten av beholderens bunn. h.

Apparat ifolge krav 3,karakterisert ved at anordningene (18) for innforing og fordeling av glukoseopplosningen i nærheten av beholderens bunn er bevegelige i forhold til glukosemassen.

5. Apparat ifolge krav 1-^, karakterisert ved at det også omfatter en desintegrator (11,12) som er anbragt ved overflaten av glukosemassen (25) i beholderen (2).

6. Apparat ifolge krav 5>karakterisert ved at desintegratoren (11,12) består av propeller som er anbragt i et hus som åpner seg ned i glukosemassen under dennes overflate.